Contribuire a progetti sanitari open source per combattere il coronavirus COVID-19

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Metodi per mettere a frutto le vostre capacità di programmazione e documentazione creando soluzioni open source per assistere la comunità medica.

Molti di coloro che hanno familiarità con il movimento dei maker, me compreso, ritengono che ci sia una significativa opportunità di applicare i principi di progettazione open source e le tecnologie di produzione distribuita collaborativa su larga scala (come la stampa 3D open source) per superare almeno in parte la carenza di forniture mediche durante la pandemia COVID-19. Già un ospedale italiano ha salvato la vita dei pazienti del COVID-19 grazie alle valvole di stampa 3D per i dispositivi di rianimazione (by 3D printing valves for reanimation devices).

Tuttavia, quei progetti non erano open source, e gli ospedali devono ancora compilare scartoffie per arrivare alle STL, sprecando inutilmente tempo, limitando il numero di volontari che potevano stampare le valvole e portando forse a morti non necessarie. Molto più vantaggioso sarebbe una fonte gratuita di progetti digitali controllati che chiunque abbia accesso alle apparecchiature potrebbe fabbricare per i propri ospedali locali. Idealmente, questi progetti dovrebbero seguire buone procedure di progettazione open source. Siamo ben consapevoli dei rischi e delle carenze di questo approccio, e che coloro che sono abituati al modello standard potrebbero non capire quanto sia veloce lo sviluppo tecnologico nella comunità open source.

Molte persone sono d'accordo con l'approccio, nonostante le sfide, e hanno iniziato ad auto-organizzarsi per sviluppare hardware open source per combattere COVID-19.

Il gruppo più grande è il Progetto Open Air (Project Open Air). Sono un gruppo di “Helpful Engineers” che si sono riuniti per aiutare nella risposta alla pandemia di COVID-19 sviluppando sia l’hardware open source che il software open source. Gli “Helpful Engineers” stanno lavorando su dispositivi medici come i ventilatori open source, per creare una soluzione che possa essere rapidamente riprodotta e assemblata localmente in tutto il mondo. Anche se hanno appena iniziato, hanno più di 2.500 volontari registrati al momento di questo scritto, e il loro team di Slack è cresciuto molto rapidamente (più di 9.000). Se siete interessati ad offrire le vostre competenze, inviate e compilate subito il modulo per i volontari. Per ulteriori informazioni su come potete aiutare, visitate questo link: volunteer form submission

Ci sono molte opportunità di volontariato per quanto riguarda le sfide dei ventilatori polmonari open source, tra cui:

Inoltre, le brave persone responsabili dell’open source RepRap hanno iniziato a lavorare su un concentratore di ossigeno open source che potrebbe avere bisogno del vostro aiuto. E Hackaday ha chiesto un Ultimate Medical Hackathon (Ultimate Medical Hackathon: How Fast Can We Design And Deploy An Open Source Ventilator) :

Quanto velocemente possiamo progettare e installare un ventilatore open source?

Anche se non siete un hacker hardcore, potete anche aiutare con la documentazione per i requisiti per le forniture mediche Open Source COVID19. L’obiettivo di questo progetto è quello di aggregare,  e scrivere quante più informazioni accurate disponibili in merito (COVID19 Medical Supplies Requirements):

  • Le più recenti e aggiornate procedure di trattamento COVID-19
  • Tutte le forniture mediche necessarie per il trattamento sia in ambienti ospedalieri ideali che in ambienti domestici improvvisati
  • Tutti i requisiti di progettazione relativi all’utilizzo e alla realizzazione di tali forniture (compresi gli standard medici pertinenti distillati in principi utili per i profani)
  • Quanti di ogni tipo di forniture sono necessarie e dove potremmo essere a corto
  • Allo stesso modo, potete aiutare a co-scrivere il Coronavirus Tech Handbook, che copre le soluzioni hardware open source. (Coronavirus Tech Handbook)
Si prega di prendere in considerazione la possibilità di utilizzare un po' del vostro tempo, del vostro talento e delle vostre capacità per aiutare uno di questi progetti.

Infine, sono sicuro di aver perso un sacco di opportunità – se ho perso il vostro progetto, vi prego di commentare qui sotto e di fornire i link.

Qua sotto il progetto di un respiratore messo a disposizione da Arduino:

Link al progetto ufficiale: https://blog.arduino.cc/2020/03/17/designing-a-low-cost-open-source-ventilator-with-arduino/

Il sito ufficiale di Arduino afferma:

È stato dimostrato che una tale configurazione fornisce una pressione più che sufficiente per un ventilatore utilizzato su pazienti COVID-19. Questo dispositivo non è stato in alcun modo valutato o approvato per uso medico, ma fornisce un punto di partenza per la sperimentazione.

Potete trovare ulteriori dettagli, incluso un sistema di filtraggio dell’aria, sulla pagina GitHub di Lee. (on Lee’s GitHub page)

Come il software open source sta combattendo COVID-19

Ecco tre delle migliaia di progetti open source che combattono la diffusione del coronavirus.

Il lavoro è duro in questo momento. COVID-19 rende una sfida rimanere concentrati e motivati. Ma è stato catartico per me fare qualche ricerca su come la comunità open source sta rispondendo alla pandemia globale.

Dalla fine di gennaio, la comunità ha contribuito a migliaia di depositi open source che menzionano il coronavirus o COVID-19. Questi repository consistono di set di dati, modelli, visualizzazioni, applicazioni web e mobili e altro ancora, e la maggior parte sono scritti in JavaScript e Python.

In precedenza, abbiamo condiviso informazioni su diversi produttori di hardware aperti che aiutano a fermare la diffusione e la sofferenza causata dal coronavirus. Qui, stiamo condividendo quattro (tra i tanti) esempi di come la comunità del software open source sta rispondendo al coronavirus e a COVID-19, con l’obiettivo di celebrare i creatori e l’impatto complessivo che la comunità open source sta avendo sul mondo in questo momento.

1. CHIME by PennSignals

COVID-19 Hospital Impact Model for Epidemics (CHIME) è un’applicazione open source costruita dagli scienziati dei dati della Penn Medicine della University of Pennsylvania. Lo strumento online permette agli ospedali di comprendere meglio l’impatto che il virus avrà sulla domanda ospedaliera.

I leader degli ospedali possono usare CHIME per “ottenere stime più informate su quanti pazienti avranno bisogno di ricovero, letti per terapia intensiva e ventilazione meccanica nei prossimi giorni e settimane”. Un utente può inserire il numero di pazienti attualmente ricoverati e vedere, sulla base di altre variabili, come la domanda potrebbe aumentare nei prossimi giorni.

CHIME è costruito principalmente con Python e utilizza la dipendenza open source dei panda per gran parte dei dati sottostanti – la trasformazione dei numeri – per generare le stime. Pandas ha un team relativamente robusto ed è una delle librerie Python più comunemente usate per l’analisi dei dati e, come tutti i progetti open source, è altamente dipendente dal supporto degli utenti per le entrate.

CHIME

2. Real-time COVID-19 visualization di Locale.ai

Le mappe che tracciano il numero di casi ci aiutano a visualizzare la scala relativa e la diffusione di COVID-19. Locale.ai ha creato una visualizzazione open source e interattiva di tutti i casi noti di COVID-19. La mappa fornisce aggiornamenti in tempo reale con i nuovi dati non appena disponibili.
Trovo questo progetto particolarmente interessante perché i dati sono recuperati tramite un’API open source creata dall’utente di GitHub ExpDev07 che interroga un set di dati open source della John Hopkins University. Il dataset John Hopkins (un aggregato di più di una dozzina di altre fonti) è attualmente il progetto più popolare legato a COVID19 su GitHub. Questa è la natura dell’open source al suo meglio!

Locale.ai ha costruito il sito web di visualizzazione utilizzando Vue.js, un framework popolare che permette agli sviluppatori web di creare moderne applicazioni web. Vue.js è stato creato e continua ad essere mantenuto da Evan You, una delle poche persone che ha fatto una carriera a tempo pieno come maintainer open source.

3. DXY-COVID-19-Crawler by BlankerL

DXY-COVID-19-Crawler è stato creato a gennaio ed è una delle prime risposte della comunità open source a COVID-19. Quando il virus si stava diffondendo principalmente in Cina, la comunità medica cinese utilizzava un sito chiamato DXY.cn per segnalare e tracciare i casi. Per rendere le informazioni più facilmente disponibili e utilizzabili da altri, l’utente di GitHub BlankerL ha scritto un web crawler per raccogliere sistematicamente i dati dal sito DXY.cn e renderli disponibili tramite API e data warehouse. Questi dati sono stati utilizzati dai ricercatori accademici e da altri per esaminare le tendenze e visualizzare la diffusione del virus. Finora, DXY-COVID-19-Crawler è stato recitato più di 1.300 volte e biforcato quasi 300 volte.

BlankerL ha scritto il web crawler utilizzando Python e un pacchetto chiamato Beautiful Soup. Beautiful Soup è un’applicazione che permette agli sviluppatori Python di raschiare facilmente le informazioni dai siti web. Beautiful Soup è gestito da Leonard Richardson, che lavora anche a tempo pieno come architetto del software.

Altri progetti

Ci sono molti altri importanti progetti in corso di realizzazione in risposta a COVID-19. Sono ispirato da come la comunità open source sta rispondendo a questa pandemia e sta facendo leva su altre tecnologie open source per lavorare rapidamente. Le settimane a venire saranno difficili, ma so che possiamo continuare a trovare motivazioni nella comunità open source.

Se state lavorando a un progetto open source relativo a COVID-19, vi prego di condividerlo nei commenti in modo da poter contribuire a diffondere la notizia.

GitHub Awesome Coronavirus

Qua sotto il link con il Fork a tutti i progetti più interessanti presenti su GitHub:

https://github.com/andreapianidev/awesome-coronavirus

Progetti hardware open-source che lavorano per risolvere COVID-19

Il movimento dell’hardware open source ha da tempo sostenuto l’importanza del diritto di riparare, di possedere appieno la tecnologia che si acquista, e di essere in grado di remixare e riprodurre i gadget, proprio come si può fare con la musica. E così, in questo periodo di difficoltà, l’hardware aperto sta fornendo alcune risposte ad alcuni dei problemi creati dalla pandemia del coronavirus.

Il movimento dell’hardware open source ha da tempo sostenuto l’importanza del diritto di riparare, di possedere appieno la tecnologia che si acquista, e di essere in grado di remixare e riprodurre i gadget, proprio come si può fare con la musica. E così, in questo periodo di difficoltà, l’hardware aperto sta fornendo alcune risposte ad alcuni dei problemi creati dalla pandemia del coronavirus.

Una panoramica di ciò che sta accadendo

Per esempio, gli sviluppatori di hardware di tutto il mondo stanno lavorando per risolvere i punti deboli della catena di fornitura utilizzando l’open source, la stessa filosofia che ha guidato la proliferazione di nuove tecnologie software negli ultimi 30 anni. I successi passati del movimento hardware includono il Progetto RepRap, l’Open Source Ecology e l’Open Source Beehives, dimostrando che questo può essere fatto.

C’è stato un crescente interesse nei creatori che utilizzano la stampa 3D e altre tecnologie per creare parti di ricambio per e la produzione di attrezzature di sicurezza su richiesta. Ad esempio, il laboratorio dell’Università Politecnica di Hong Kong ha stampato delle visiere 3D per i lavoratori ospedalieri. E la startup italiana Isinnova ha collaborato con il FabLab di Milano per la realizzazione di valvole di ricambio per la stampa 3D di dispositivi di rianimazione nel Nord Italia, un’area duramente colpita. Le aziende stanno anche rilasciando progetti per adattare le nostre interazioni fisiche, come questo apriporta a mani libere stampato in 3D di Materialise. Questi esempi di sostituzione di parti e soluzione di problemi sono un ottimo inizio e sembrano salvare vite umane.
Un’altra tecnica tradizionale dell’hardware è la raccolta del vapore: il cucito. L’AFP riferisce che c’è un acuto bisogno di maschere facciali in tutto il mondo e di una guida dell’Organizzazione Mondiale della Sanità sulla loro importanza. Con le maschere monouso e usa e getta che sono prioritarie per gli operatori sanitari, nella Repubblica Ceca la gente si dedica al cucito per realizzare le proprie maschere. Il gruppo di Facebook “La Repubblica Ceca cuce le maschere facciali” ha iniziato ad affrontare questo problema nel proprio Paese, con decine di migliaia di membri che usano le loro macchine da cucire a casa.

Anche i progetti di apparecchiature e macchinari open source stanno guadagnando terreno. In primo luogo, ci sono attrezzature di prova che sono sofisticate e altamente capaci. Poi, ci sono apparecchiature mediche che possono essere categorizzate come attrezzature sul campo (nella migliore delle ipotesi) per scenari senza altre opzioni. Questi progetti sono descritti in dettaglio qui di seguito.

Per saperne di più, ho parlato con Jason Huggins, fondatore e CEO della Tapster Robotics di Chicago. Tapster Robotics progetta e produce robot desktop che utilizzano la stampa 3D, la lavorazione a controllo numerico (CNC) e l’elettronica aperta come Arduino. Ha sia il know-how tecnico che la capacità industriale di avere un impatto. E vuole impegnare le risorse della sua azienda per aiutare in questa lotta.

“In sostanza, in questo momento siamo in un momento di mobilitazione della seconda guerra mondiale. Anche se non sono un medico, dovremmo comunque tutti seguire il Giuramento di Ippocrate”. Qualunque cosa faccia, non voglio peggiorare il problema”, spiega Huggins.
Come contrappunto, c’è il commento del direttore esecutivo dell’OMS Dr. Michael Ryan: “La velocità batte la perfezione”, sostiene Huggins.

Huggins ha una vasta esperienza nella consegna nei momenti di bisogno. I suoi sforzi sono stati fondamentali per aiutare la bilancia di Healthcare.gov dopo l’impegnativo lancio iniziale. Ha anche creato le strutture di test standard del settore del software Selenium e Appium. Con questa esperienza, vale la pena di considerare i suoi consigli.

Ho anche parlato con l’avvocato Mark Tyson della Tyson Law di Seattle, che lavora con le startup e le piccole imprese. Ha esperienza diretta di lavoro con aziende agili in settori in rapida evoluzione. Nell’inquadrare la questione generale, Tyson inizia:

Le leggi del Buon Samaritano proteggono i volontari, cioè i “buoni samaritani”, dall’essere ritenuti responsabili a seguito della loro decisione di prestare aiuto durante un’emergenza. Anche se le specificità di queste leggi variano da uno Stato all’altro, esse condividono una logica comune di politica pubblica: incoraggiare i passanti ad aiutare gli altri che si trovano ad affrontare un’emergenza. In teoria, questa logica potrebbe giustificare l’applicazione di questo tipo di leggi in contesti meno tradizionali rispetto, ad esempio, all’allontanamento della vittima di un incidente d’auto.
Applicando questa specifica situazione, Tyson osserva:

“Prima di agire, i creatori farebbero bene a parlare con un avvocato per condurre una valutazione del rischio specifica dello Stato. Sarebbe anche prudente chiedere alle istituzioni più grandi, come gli ospedali o gli assicuratori, di accettare una potenziale esposizione alla responsabilità civile tramite contratto, ad esempio, attraverso l’uso di accordi di indennizzo, in base ai quali l’ospedale o il suo assicuratore accetta di risarcire il creatore per la responsabilità civile”.
Tyson comprende l’urgenza e la gravità della situazione. Questa opzione di utilizzare i contratti non vuole essere un blocco stradale, ma può essere un modo per aiutare l’adozione su larga scala a fare una maggiore differenza più velocemente. Spetta a voi o alla vostra organizzazione prendere questa decisione.

Detto questo, esploriamo i progetti che sono in uso o in fase di sviluppo (e che potrebbero essere presto disponibili per l’adozione).

7 progetti hardware open source che combattono COVID-19

Opentrons

La piattaforma di automazione di laboratorio open source di Opentrons è composta da una suite di hardware open source, software di laboratorio verificato, materiali di consumo, reagenti e workstation. Opentrons afferma che i suoi prodotti possono aiutare a scalare notevolmente i test COVID-19 con sistemi in grado di “automatizzare fino a 2.400 test al giorno nei giorni successivi all’ordine”. Prevede di aumentare fino a 1 milione di campioni testati entro il 1° luglio.

L’azienda sta già lavorando con le agenzie governative federali e locali per determinare se i suoi sistemi possono essere utilizzati per la diagnosi clinica in base a un’autorizzazione all’uso d’emergenza. Le opinioni sono condivise sotto una licenza Apache 2.0. L’ho saputo per la prima volta dalla biologa Kristin Ellis, che è affiliata al progetto.

Chai Open qPCR

Il dispositivo qPCR di Chai Open qPCR utilizza la reazione a catena della polimerasi (PCR) per testare rapidamente i tamponi dalle superfici (ad esempio, maniglie delle porte e pulsanti dell’ascensore) per vedere se il nuovo coronavirus è presente. Questo hardware open source condiviso sotto licenza Apache 2.0 utilizza un computer Linux a bassa potenza BeagleBone. I dati del qPCR di Chai Open possono consentire alla sanità pubblica, ai responsabili civici e agli imprenditori di prendere decisioni più informate su pulizia, mitigazione, chiusura degli impianti, tracciabilità dei contratti e test.

OpenPCR

OpenPCR è un kit di dispositivi di test PCR di Josh Perfetto e Jessie Ho, i creatori del qPCR Chai Open. Questo è più un dispositivo open source fai da te rispetto al loro precedente progetto, ma ha lo stesso caso d’uso: utilizzare i test ambientali per identificare il coronavirus sul campo. Come afferma la pagina del progetto, “le tradizionali macchine PCR in tempo reale in grado di rilevare questi agenti patogeni in genere costano più di 30.000 dollari USA e non sono adatte all’uso sul campo”. Poiché OpenPCR è un kit costruito dagli utenti e condiviso sotto licenza GPLv3.0, il dispositivo mira a democratizzare l’accesso alla diagnostica molecolare.

 

PocketPCR

Il termociclatore PocketPCR di Gaudi Labs viene utilizzato per attivare reazioni biologiche alzando e abbassando la temperatura di un liquido in piccole provette. Può essere alimentato con un semplice adattatore di alimentazione USB, sia collegato ad un dispositivo che da solo, con parametri preimpostati che non richiedono un computer o uno smartphone.

Come le altre opzioni di PCR descritte in questo articolo, questo dispositivo può facilitare i test ambientali per il coronavirus, anche se la sua pagina del progetto non lo afferma esplicitamente. PocketPCR è condiviso sotto una licenza GPLv3.0.

Ventilatore polmonare open source a basso utilizzo di risorse

Il Ventilatore a Polmone Aperto a Bassa Risorsa è un ventilatore a distribuzione rapida che utilizza una maschera a valvola a sacchetto (BVM), nota anche come Ambu-bag, come componente principale. Le Ambu-bag sono prodotte in serie, certificate, piccole, meccanicamente semplici e adattabili sia ai tubi invasivi che alle maschere. Il ventilatore OPEN LUNG utilizzerà la microelettronica per rilevare e controllare la pressione e il flusso dell’aria, con l’obiettivo di consentire un funzionamento semi-autonomo.

Questo progetto in fase iniziale vanta un grande team con centinaia di collaboratori, guidati da: Colin Keogh, David Pollard, Connall Laverty e Gui Calavanti. E’ condiviso con licenza GPLv3.0.

Ventilatore pandemico

Il ventilatore pandemico è un prototipo di ventilatore fai da te. Come il progetto RepRap, utilizza nella sua progettazione componenti hardware comunemente disponibili. Il progetto è stato caricato dall’utente Panvent su Instructables più di 10 anni fa, e ci sono sei fasi principali per produrlo. Il progetto è condiviso con una licenza CC BY-NC-SA. Questo video mostra il sistema in azione:

Folding at Home

Folding at Home è un progetto di calcolo distribuito per simulare la dinamica delle proteine, compreso il processo di piegatura delle proteine e i movimenti delle proteine implicate in una varietà di malattie. Si tratta di una chiamata ad azione per i cittadini scienziati, ricercatori e volontari che usano i loro computer a casa per aiutare a eseguire simulazioni, in modo simile al progetto SETI@Home dismesso. Se sei un tecnologo con un hardware capace, Folding at Home fa per te.

Folding at Home utilizza i modelli di stato Markov (illustrati sopra) per modellare le possibili forme e i percorsi di piegatura che una proteina può assumere per cercare nuove opportunità terapeutiche. Potete saperne di più sul progetto nel post del biofisico dell’Università di Washington Greg Bowman su come funziona e come potete aiutare.

Il progetto coinvolge un consorzio di laboratori accademici, collaboratori e sponsor aziendali di molti paesi, tra cui Hong Kong, Croazia, Svezia e Stati Uniti. Folding at Home è condiviso sotto un mix di licenze GPL e proprietarie su GitHub ed è multipiattaforma per Windows, macOS e GNU/Linux (ad esempio, Debian, Ubuntu, Mint, RHEL, CentOS, Fedora).

Folding At Home

Molti altri progetti interessanti

Questi progetti sono solo una frazione dell’attività che si svolge nello spazio hardware aperto per risolvere o trattare COVID-19. Nella ricerca di questo articolo, ho scoperto altri progetti che vale la pena di esplorare, come ad esempio:

Questi progetti hanno sede in tutto il mondo, e questo tipo di cooperazione globale è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno, poiché il virus ignora i confini. La nuova pandemia di coronavirus colpisce i paesi in tempi e modi diversi, quindi abbiamo bisogno di un approccio distribuito.

Come il mio collega Steven Abadie ed io scriviamo nel rapporto OSHdata 2020, il movimento hardware open source è un movimento globale. Gli individui e le organizzazioni che vi partecipano con progetti certificati si trovano in oltre 35 paesi in tutto il mondo e in ogni emisfero.

Se siete interessati a partecipare a questa conversazione con gli sviluppatori di hardware open source di tutto il mondo, unitevi al server Open Hardware Summit Discord con un canale dedicato per le conversazioni su COVID-19. Potete trovare roboticisti, designer, artisti, ingegneri del firmware e meccanici, studenti, ricercatori e altri che stanno combattendo insieme questa guerra. Speriamo di vedervi lì.

 

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